Katta portlash

Koinot issiq va zich boshlanishdan 13,8 milliard yil ichida qanday qilib galaktikalar toʻriga aylangani

Qadamma-qadam

Bugungi Koinot

Boʻshliqlar atrofidagi iplar toʻriga tizilgan galaktikalar: Katta portlashdan 13,8 milliard yil keyingi Koinot. Fazoning oʻzi hamon choʻzilib, galaktikalarni bir-biridan uzoqlashtirmoqda.

Koʻrsatilgan hudud taxminan 800 million yorugʻlik yili kenglikda. Uning galaktikalari yuz million yorugʻlik yili va undan keng boʻshliqlar atrofida devorlar va iplarga yigʻiladi — millionlab galaktikalarni xaritalagan tadqiqotlar aynan shu naqshni ochgan. Bu yerdagi toʻr xaritadan emas, oddiy modeldan chizilgan: u haqiqiysiga oʻxshaydi, lekin u emas.

Uzoq galaktikalar qanchalik uzoq boʻlsa, bizdan shunchalik tez uzoqlashadi: har 3,26 million yorugʻlik yili uchun taxminan 67 km/s tezroq. Ular fazo boʻylab uchmaydi — ular orasidagi fazo oʻsadi. Soatni orqaga qaytarsangiz, hamma narsa bir paytlar zich boʻlgan boʻlishi kerak.

Soatni orqaga qaytarib

Vaqt orqaga oqsa, galaktikalar bir-biriga yaqinlashadi, bir tekis gazga aylanadi va tobora issiq yorugʻlikda yoʻqoladi. Markaz yoʻq: qayerdan qaralsa ham, hamma narsa bir xil yaqinlashadi.

Katta portlash fazoning bir nuqtasidagi portlash emas edi. Fazoning oʻzi hamma joyda bir vaqtda kichikroq edi va bugungi Koinotning har bir qismi unda ishtirok etgan. Istalgan galaktikani tanlang: orqaga qaytarilganda qolganlarning hammasi unga yaqinlashadi, xuddi biznikiga yaqinlashgani kabi.

Bugun koʻra oladigan hamma narsa — hozir 93 milliard yorugʻlik yili kenglikda — Katta portlashdan bir soniya keyin taxminan 18 yorugʻlik yili kenglikdagi hududga sigʻardi. Eng birinchi lahzada nima boʻlgani yoki undan oldin biror narsa boʻlgan-boʻlmagani hali hech kimga maʼlum emas: fizikamiz Koinotni faqat u soniyaning juda kichik ulushi yoshida boʻlgan paytgacha kuzata oladi.

Birinchi soniya

Soniyaning milliondan biri oʻtganda fazo trillion darajali kvarklar, glyuonlar va yorugʻlik bilan toʻla. Taxminan soniyaning yuz mingdan biriga kelib kvarklar proton va neytronlarga birlashadi.

Bugun hech narsa bunchalik issiq emas, hatto yulduz yadrosi ham. Butun Koinot eng mayda zarralardan iborat quyuq shoʻrva edi; ular hech narsa birga tura olmaydigan darajada tez-tez toʻqnashardi. Fazo oʻsgani sari u sovidi va taxminan ikki trillion darajada kvarklar uchtadan birikdi: proton va neytronlar.

Boshida neytronlar protonlar qancha boʻlsa, shuncha edi. Neytronlar biroz ogʻirroq, shuning uchun sovish bilan ular kamaydi va bir soniyadan sal oʻtib ikkalasi bir-biriga aylanishdan toʻxtadi: har olti protonga bitta neytron. Bu vaqtga kelib neytrinolar allaqachon qochib ketgan edi; ular bugun ham fazoni toʻldirib turibdi.

Birinchi daqiqalar

Taxminan uchinchi va yigirmanchi daqiqalar orasida protonlar va neytronlar geliyga qoʻshiladi va barcha oddiy moddaning toʻrtdan biri geliyga aylanadi. Soʻng Koinot koʻproq hosil qilish uchun juda sovuq boʻlib qoladi.

Protonlar va neytronlar avval deyteriyga juftlashadi, lekin bir necha daqiqa davomida yorugʻlik bu juftlarni parchalash uchun yetarlicha issiq. Taxminan milliard darajadan past soviganda juftlar saqlanib qoladi va tezda geliyga birlashadi. Deyarli har bir neytron geliy yadrosi ichiga tushadi.

Natija — massa boʻyicha taxminan toʻrtdan uch vodorod va toʻrtdan bir geliy, deyteriy va litiy izlari bilan — astronomlar eng qadimgi gaz va yulduzlarda aynan shuni topadi. Bu Katta portlash haqiqatan boʻlganining eng kuchli dalillaridan biri, va u Koinotning dastlabki yigirma daqiqasida sodir boʻlgan.

Yorugʻ tuman

Keyingi 370 000 yil davomida Koinot yadrolar, elektronlar va yorugʻlikdan iborat yorugʻ tuman. Yorugʻlik elektronga urilmay uzoqqa bora olmaydi, shuning uchun uning orqali hech narsa koʻrinmaydi.

Bu yulduz ichida boʻlgandek, faqat fazo oʻsgani sari tobora siyraklashib, soviydi. Modda va yorugʻlik bir-birini itaradi va tortadi, tuman boʻylab tovush toʻlqinlari yuradi. Ular qoldirgan toʻlqinchalar juda kichik, taxminan yuz mingdan bir; bu yerda ular ming martalab kuchliroq chizilgan.

Tuman asta-sekin yuzlab million darajadan bir necha minggacha soviydi va uning yogʻdusi soviyotgan yulduznikidek rangini oʻzgartiradi: moviy-oqdan sariqqa, soʻng toʻq sariqqa. Har bir proton yoki neytronga taxminan 1,6 milliard yorugʻlik zarrasi toʻgʻri keladi.

Tuman tarqaladi

Taxminan 3 000 darajada, Katta portlashdan 370 000 yilcha keyin, elektronlar yadrolarga oʻrnashadi va tuman shaffof boʻladi. Oʻshanda ozod boʻlgan yorugʻlik hamon bizga har tomondan yetib keladi: kosmik mikrotoʻlqin fon nurlanishi.

Elektronlar vodorod va geliy atomlariga bogʻlangach, yorugʻlik ular orasidan erkin oʻtadi. Oʻsha yorugʻlik oʻshandan beri yoʻlda. Oʻsayotgan Koinot uni ming marta uzunroq toʻlqinlarga choʻzgan va bugun u absolyut noldan 2,7 daraja yuqori mikrotoʻlqinlar boʻlib yetib keladi.

Uning mayda toʻlqinchalari — osmonda taxminan bir gradus kenglikdagi dogʻlar — barcha galaktikalarning urugʻlari. Sunʼiy yoʻldoshlar ularni COBE, WMAP va Planck yordamida batafsil xaritaga tushirgan; haqiqiy xarita suratlar orasida. Ularning naqshi bizga Koinotning yoshini va nimadan iboratligini aytadi.

Qorongʻi asrlar

Fazo oʻsishda davom etar ekan, qoldiq yogʻdu qizaradi va soʻnadi. Bir necha million yildan soʻng hech qanday koʻrinadigan yorugʻlik qolmaydi, faqat qorongʻulik; bu orada tortishish moddani jimgina toʻlqinchalarga yigʻadi.

Bir necha million yil davomida osmon hali choʻgʻdek xira qizil nur sochib turdi. Soʻng uning yorugʻligi infraqizil sohaga oʻtdi va Koinot qorongʻilashdi. Hali yulduzlar yoʻq edi, faqat soviyotgan vodorod va geliy gazi.

Qorongʻulikda na yorugʻlik chiqaradigan, na uni toʻsadigan va oddiy moddadan besh baravar ogʻir boʻlgan qorongʻi materiya toʻlqinchalar uni sal zichroq qoldirgan joylarda toʻplandi, gaz esa unga ergashdi. Bu yerda u koʻk rangda chizilgan; aslida u koʻrinmaydi.

Birinchi yorugʻlik

Yuz-ikki yuz million yildan soʻng toʻrning eng zich tugunlarida ilk yulduzlar yonadi va ilk galaktikalar yigʻiladi. Ularning yorugʻligi atrofdagi gazni asta-sekin tozalaydi.

Ilk yulduzlar, ehtimol, ulkan, issiq va qisqa umrli boʻlib, faqat vodorod va geliydan iborat edi; ularning birortasi hali topilmagan. Jeyms Uebb kosmik teleskopi Katta portlashdan 300 million yil oʻtmasdan porlab turgan galaktikalarni koʻrgan.

Yosh galaktikalarning ultrabinafsha nuri atrofdagi vodorod atomlarini yana parchaladi va taxminan bir milliard yilga kelib galaktikalar orasidagi gaz shaffof boʻldi. Ularning yulduzlari, shuningdek, keyinchalik yulduzlar va sayyoralar yasalgan ilk ogʻir elementlarni — ugleroddan temirgacha — hosil qildi.

Toʻr oʻsadi

Milliardlab yillar davomida galaktikalar toʻr boʻylab oʻsadi va qoʻshiladi. Quyosh Katta portlashdan 9,2 milliard yil keyin paydo boʻladi, soʻnggi olti milliard yildan beri esa fazo tobora tezroq oʻsmoqda.

Yulduzlarning aksariyati Koinot ikki-olti milliard yoshda boʻlganda tugʻilgan; oʻshandan beri yulduz tugʻilishi taxminan oʻn baravar sekinlashgan. Quyosh va Yer taxminan 4,6 milliard yil oldin avvalgi avlod yulduzlari boyitgan gazdan hosil boʻlgan.

1998-yilda astronomlar uzoqdagi portlovchi yulduzlar kutilganidan xiraroq ekanini aniqladi: kengayish tezlashmoqda. Uni harakatlantiruvchi narsa — qorongʻi energiya deb ataladi — bugun Koinotning taxminan 68 foizini tashkil etadi. Uning nima ekani fizikaning eng katta ochiq savollaridan biri boʻlib qolmoqda.